JP2007143490A - A method for diagnosing vegetation by aerial balloon multiband sensing - Google Patents
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Abstract
【課題】 画像解析による植生の診断において、植生のバイオマス量とストレス度合とを同時に診断し、植生の量的形質とともに、水分ストレスや病虫害ストレスのような質的形質の評価を行えるようにする。
【解決手段】 可視光カメラ、近赤外カメラ、熱赤外カメラをリモコン式に撮影制御可能に気球に搭載し、気球を飛行させて空中から診断すべき範囲の植生を可視光カメラ、近赤外カメラ、熱赤外カメラにより撮影し、可視光カメラにより得られたR画像と近赤外カメラにより得られた画像とからNDVI画像を取得し、NDVI画像と熱赤外カメラにより得られた熱赤外画像とにより植生を診断する。
【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously diagnose the amount of vegetation biomass and the degree of stress in vegetation diagnosis by image analysis, and to evaluate qualitative traits such as moisture stress and pest damage stress as well as quantitative characteristics of vegetation.
SOLUTION: A visible light camera, a near-infrared camera, and a thermal infrared camera are mounted on a balloon that can be controlled by remote control, and a vegetation in a range to be diagnosed from the air by flying the balloon is visible light camera, near-red An NDVI image is obtained from an R image obtained by an outside camera and a thermal infrared camera, obtained from a visible light camera and an image obtained by a near infrared camera, and the thermal obtained by the NDVI image and the thermal infrared camera. Vegetation is diagnosed by infrared image.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、気球空撮マルチバンドセンシングによる植生診断の方法に関する。 The present invention relates to a method for vegetation diagnosis by balloon aerial imaging multiband sensing.
地表における植物の生育状況の調査、豪雨や長雨により森林や丘陵地で発生する地滑り、土砂崩れ、土石流の状況の調査、広がりを有する森林や丘陵のモニタリングを行う手法として、人工衛星や航空機からの撮影、センシングの技術の開発が進められている。衛星によるリモートセンシングは、わが国のような雨量の多い国で、豪雨、長雨の時期には対象とする地域を十分に観測できず、観測回数が限られるため、必要な時期に必要な画像を取得できないというような問題がある。 Shooting from artificial satellites and aircraft as methods for investigating the growth of plants on the surface, investigating landslides, landslides and debris flows in forests and hills caused by heavy and long rains, and monitoring widespread forests and hills Development of sensing technology is underway. Remote sensing by satellite is a country with a lot of rainfall like Japan, and the target area cannot be observed sufficiently during heavy rain and long rain, and the number of observations is limited. There is a problem that you can't.
航空機を用いることにより、対象とする地域の画像、写真を必要とする時期に取得することが可能であるが、必要経費が多くなるという難点がある。空撮手法として、ラジコン機、セスナ機、ヘリコプター用いる手法が開発されているが、経費、安全性等においての問題がある。空撮に用いるには、気球を用いたものが経費、安全性等の面からは有利であると考えられる。 By using an aircraft, it is possible to obtain an image and a photograph of the target area at a time when it is necessary, but there is a problem that the necessary cost increases. As aerial photography methods, methods using radio control aircraft, Cessna aircraft, and helicopters have been developed, but there are problems in terms of cost, safety, and the like. For aerial photography, balloons are considered advantageous from the standpoints of cost and safety.
地表の状態、植生の状態の評価、診断について、例えば次のような文献に開示されている。
特許文献2には、対象とする植生を赤外線熱画像撮像し植生の表面温度挙動を定量的に把握し温度上昇植生を描出し活性度低下の可能性を把握し、一方、同植生の分光反射特性を検出し植生の活性度を確認し、活性度が低い場合は肥料散布、植え替えなどのメンテナンスを行う植生のヘルスモニタリング方法について記載されている。
In
これら特許文献1、2においては、赤外線熱画像と分光反射特性により植生の表面温度上昇と活性度低下とを求めており、植生指標としてRVIあるいはNDVIを用いる。NDVIは正規化植生指数と呼ばれ、一般的に植生の活性度を表す指標として用いられている。また、可視画像のR画像は植生のクロロフィル量に基づく赤色の選択吸収量の大小による反射率の高低に依存している。このことから、植生の繁茂度合とクロロフィル量との積がバイオマス量(生物資源量)と考えられる。しかしながら、植生の診断には、バイオマス量のような量的形質の評価以外に、水分ストレスや病害虫ストレスの程度を示す質的形質の評価が必要であり、特許文献1、2においては、この点にについて考慮されていはいない。
In these
非特許文献1では、イネのいもち病害による蒸散量の低下を熱赤外画像の計測と解析に基づいて診断することについて、また、非特許文献2では、熱赤外画像を樹木の燃焼状態の隔測評価に用いることについて記載されているが、NDVI画像と熱赤外画像とを併せて評価するものではなく、適切な植生の診断を行う上で十分なものではなかった。
In Non-Patent Document 1, diagnosis of decrease in transpiration due to rice blast disease is based on measurement and analysis of thermal infrared images. In
従来の画像解析による植生の診断においては、植生のバイオマス量とストレス度合とを同時に診断することはなされておらず、植生の量的形質を評価してはいるが、水分ストレスや病虫害ストレスのような質的形質の評価はなされておらず、植生の診断として不十分なものであった。 In the conventional diagnosis of vegetation by image analysis, the amount of vegetation biomass and the degree of stress are not diagnosed at the same time, and quantitative characteristics of vegetation are evaluated. The qualitative traits have not been evaluated, which is insufficient for vegetation diagnosis.
本発明は、前述の課題を解決すべくなしたものであり、可視光カメラ、近赤外カメラ、熱赤外カメラをリモコン式に撮影制御可能に気球に搭載することと、気球を飛行させて空中から診断すべき範囲の植生を前記可視光カメラ、近赤外カメラ、熱赤外カメラにより撮影することと、前記可視光カメラにより得られたR画像と近赤外カメラにより得られた画像とからNDVI画像を取得することと、該NDVI画像と前記熱赤外カメラにより得られた熱赤外画像とにより植生を診断するようにしたものである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. A visible light camera, a near-infrared camera, and a thermal infrared camera are mounted on a balloon so as to be controllable in a remote control manner, and the balloon is allowed to fly. Photographing vegetation in a range to be diagnosed from the air with the visible light camera, near infrared camera, thermal infrared camera, R image obtained by the visible light camera and image obtained by the near infrared camera, Vegetation is diagnosed by acquiring an NDVI image from the NDVI image and the thermal infrared image obtained by the thermal infrared camera.
本発明によれば、気球に搭載した可視カメラで得られる可視R画像、近赤外カメラで得られる近赤外画像から得られるNDVI画像と、熱赤外CCDカメラで得られる熱赤外画像を用いて植生の状態を診断するので、広範囲に詳細な植生の状態が判断でき、必要な経費を格段に少なくすることができる。 According to the present invention, a visible R image obtained by a visible camera mounted on a balloon, an NDVI image obtained from a near infrared image obtained by a near infrared camera, and a thermal infrared image obtained by a thermal infrared CCD camera are obtained. Since the vegetation state is diagnosed by using this, a detailed vegetation state can be judged in a wide range, and the necessary expenses can be significantly reduced.
本発明において、植生の診断のために、図1に示すようなカメラユニットを用いる。カメラユニット10は可視光カメラ1、近赤外カメラ2、熱赤外カメラ3のデジタルカメラを各1台ずつと、カメラ1〜3の撮影操作、送受信のための制御装置4とを備えている。各カメラ1〜3は撮影画像を記憶保持するのに必要なメモリーを備え、制御装置4は送受信の機能を備え、遠隔操作による各カメラ1〜3の撮影動作の指令信号を受けて撮影動作の制御を行い、各カメラ1〜3のモニター画像を送信できるようにするのがよい。
In the present invention, a camera unit as shown in FIG. 1 is used for vegetation diagnosis. The
図2は図1に示すようなカメラユニット10を気球20に搭載したものを地上において操作制御装置30により撮影操作を行う状況を示している。各カメラ1〜3、制御装置4として軽量小型のものを採用することにより、気球の大きさとして全長6〜7m程度の小規模のものを用いることができる。
FIG. 2 shows a situation in which a
操作制御装置30はカメラユニット10の各カメラ1〜3の撮影操作を行うように操作指令信号の送信を行い、気球20に搭載されたカメラユニット10から送信される信号、モニター画像信号を受信し、それらのデータのモニターを行う表示装置を備えている。各カメラ1〜3のモニター画像がカメラユニット10側から送信されるものであれば、そのモニター画像を見ながら撮影操作を行うことができる。
The
気球を例えば地上200m程度の高さに係留した状態で地表面の撮影操作を行う。カメラユニット10における各カメラ1〜3は姿勢制御の機能を備えていれば、操作制御装置30側でのモニターにより各カメラ1〜3でのモニター画像を見ながらカメラ1〜3の姿勢制御を行って撮影することができる。カメラ1〜3の姿勢制御を備えていない場合、予めカメラ1〜3を想定される地表からの位置において適切な画像が撮影できる状態に設定しておき、その想定された位置において撮影を行うことになる。
The ground surface is photographed while the balloon is moored at a height of, for example, about 200 m above the ground. If the cameras 1 to 3 in the
各カメラ1〜3のレンズは、地上200m程度の高さを主に考えると、標準から広角系のレンズであり、簡易なものとしては、固定焦点レンズでもよいが、ある程度撮影の高度が変わることを考慮する場合には自動合焦機能を有するレンズとし、また画角を変化する必要があれば広角系ズームレンズとするのがよい。しかしながら、気球に搭載することを考えた場合、その機能はカメラユニット10の重量から適宜なものとすることになる。
The lens of each camera 1 to 3 is a standard to wide-angle lens considering the height of about 200 m above the ground. As a simple lens, a fixed focus lens may be used, but the altitude of shooting changes to some extent. When taking this into consideration, it is preferable to use a lens having an automatic focusing function, and if it is necessary to change the angle of view, a wide-angle zoom lens is preferable. However, when considering mounting on a balloon, the function is appropriate from the weight of the
植生診断のために撮影を行う際に、カメラユニット10を搭載した気球で撮影を行う位置に係留し、各カメラ1〜3の操作により撮影を行う。各カメラ1〜3は必要な撮影画像フレーム分のメモリーを有しており、撮影画像が記憶保持される。
When photographing for vegetation diagnosis, the
このように気球に搭載された各カメラ1〜3により撮影された画像を用いて植生診断を行う。可視光カメラ1の画像のうちのR画像と近赤外カメラ2の画像とによりNDVI画像を取得し、このNDVI画像と熱赤外カメラ3による得られる熱赤外画像とを併せて植生の診断を行う。植生診断のために、画像解析を行うためのアプリケーション、必要な記憶手段を有するパーソナルコンピュータを用いる。
In this way, vegetation diagnosis is performed using the images taken by the cameras 1 to 3 mounted on the balloon. An NDVI image is acquired from the R image of the image of the visible light camera 1 and the image of the near-
NDVI画像では植生の量的形質としてのバイオマス量の評価がなされ、また、熱赤外画像により水分ストレスや病虫害ストレスの程度を表現する質的評価がなされ、植生の状態を的確に検知し、生育量とストレス程度に見合った適切な処置を施すことにより、植生を健全な状態に維持、管理することが可能になる。 In the NDVI image, the amount of biomass is evaluated as a quantitative trait of vegetation, and the qualitative evaluation that expresses the degree of water stress and pest damage stress is performed by a thermal infrared image to accurately detect the state of vegetation and grow. By taking appropriate measures according to the amount and the degree of stress, it becomes possible to maintain and manage the vegetation in a healthy state.
1 可視光カメラ
2 近赤外カメラ
3 熱赤外カメラ
4 制御装置
10 カメラユニット
20 気球
30 操作制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
気球を飛行させて空中から診断すべき範囲の植生を前記可視光カメラ、近赤外カメラ、熱赤外カメラにより撮影することと、
前記可視光カメラにより得られたR画像と近赤外カメラにより得られた画像とからNDVI画像を取得することと、
該NDVI画像と前記熱赤外カメラにより得られた熱赤外画像とにより植生を診断することと、
からなることを特徴とする気球空撮マルチバンドセンシングにより植生を診断する方法。 Mounting a visible light camera, near-infrared camera, and thermal infrared camera on the balloon so that it can be controlled remotely.
Shooting vegetation in a range to be diagnosed from the air by flying a balloon with the visible light camera, near infrared camera, thermal infrared camera,
Obtaining an NDVI image from an R image obtained by the visible light camera and an image obtained by a near-infrared camera;
Diagnosing vegetation from the NDVI image and the thermal infrared image obtained by the thermal infrared camera;
A method of diagnosing vegetation by balloon aerial multiband sensing, comprising:
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